一种列车扫描检测装置和库检机器人的制作方法

本发明涉及列车检修技术领域，更为具体地说，涉及一种列车扫描检测装置和库检机器人。

背景技术：

伴随着国民经济的持续发展，列车的运行速度不断加快且列车的载客量持续增长。随着列车运行速度的不断加快以及载客量的持续增长，列车的运行安全受到越来越多的关注。为了保障列车的运行安全，需要经常性地对列车进行故障检测。其中，入库检修是检测列车故障，保障列车运行安全的重要检修方式。

如图1所示，在入库检修的故障检测方式中，列车需要停在专门的检修轨道1上，该检修轨道1通过专门的检修支座2支撑，以将列车相对于地面垫高一定高度。并且，在两条检修轨道1之间的地面挖设有地沟3，以实现对列车底部零部件的检测。

随着列车检测技术的发展，现有技术中通常使用库检机器人在列车两侧的地面区域移动行走，或者在列车底部的地沟内移动行走。库检机器人通常设置有扫描装置，在列车行走的过程中，扫描装置就能够扫描得到列车两侧或底部各零部件的图像等形式的数据。通过扫描装置扫描得到的列车零部件的数据，能够进一步对列车两侧或底部结构的故障进行排查和检修。

通过库检机器人的故障检测方式，通过机器人行进，扫描装置虽然能够检测得到列车各零部件的图像数据，但是由于受机械臂体积限制，很难伸入内部以检测被遮挡的零部件，导致图像采集不够准确，造成检修精度不高，或需要花费很长时间才能伸入内部以检测被遮挡的零部件，大大影响了检修效率。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种列车扫描检测装置和库检机器人，以解决背景技术中所介绍的现有的库检机器人检修时间较长，检修效率低下的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

根据本发明的第一方面，提供了一种列车扫描检测装置，包括：

机械臂基座；

固设于所述机械臂基座上端面的六自由度机械臂；

固设于所述六自由度机械臂中的末节臂杆的滑动导轨组件；

与所述滑动导轨组件对应相连的移动滑块；以及

连接于所述移动滑块的图像扫描模组；

所述列车扫描检测装置还包括：

检测控制器；以及，

与所述检测控制器电连接的驱动组件；其中，所述驱动组件分别与所述机械臂基座、六自由度机械臂、移动滑块及所述图像扫描模组分别连接。

优选地，所述滑动导轨组件与所述末节臂杆转动相连。

优选地，所述滑动导轨组件，包括：

连接于所述末节臂杆的滑轨，且所述滑轨与所述移动滑块滑动连接。

优选地，所述列车扫描检测装置，还包括：

连接于所述滑动导轨组件的测距仪组件，以及与所述测距仪组件电连接的测距报警器，其中，所述测距仪组件包括：

分别连接于每根滑轨的长度方向两端的两个第一测距仪；和/或，

连接于所述移动滑块、且与所述图像扫描模组相平齐的第二测距仪，其中，所述第二测距仪还与所述测距报警器电连接。

优选地，所述列车扫描检测装置，还包括：

固设于所述图像扫描模组内、且与所述检测控制器电连接的角度调节定位器；

固设于所述移动滑块、且与所述图像扫描模组固定相连的万向球机构；以及，

与所述驱动组件和图像扫描模组分别相连的扫描角度调节机构；

其中，所述万向球机构包括：固定连接于所述移动滑块背向滑动导轨组件一面的万向球基座；以及，

滚动连接于所述万向球基座内的万向球，所述万向球还与所述图像扫描模组固定相连。

优选地，所述扫描角度调节机构，包括：

周向分布于所述图像扫描模组的多个连接孔；以及，

分别与所述多个连接孔对应相连的多条牵引线；其中，

所述多条牵引线穿过所述万向球基座边沿的通孔与所述驱动组件相连接。

优选地，所述列车扫描检测装置还包括：

设置于所述末节臂杆与所述滑动导轨组件之间、且沿所述末节臂杆的长度方向设置的伸缩杆；

其中，所述伸缩杆的一端连接于所述末节臂杆，所述伸缩杆的另一端通过转动轴承与所述滑动导轨组件转动相连。

优选地，所述伸缩杆与所述末节臂杆滑动连接。

优选地，所述滑动导轨组件与所述末节臂杆相铰接，所述滑动导轨组件的铰接方向为垂直于所述滑动导轨组件的长度方向。

第二方面，本申请还提供了一种库检机器人，包括：检测机器人本体；固设于所述检测机器人本体的下底面的行走机构；以及，本申请任一项技术方案所述的列车扫描检测装置；其中，所述列车扫描检测装置的机械臂基座连接于所述检测机器人本体的上端面。

本申请提供的列车扫描检测装置和库检机器人的技术方案中，通过在六自由度机械臂中的末节臂杆的端部固设滑动导轨组件，并且设置于滑动导轨组件对应相连的移动滑块，在移动滑块上连接图像扫描模组，当库检机器人沿着列车的长度方向行进时，在检测控制器的作用下，驱动组件即能够驱动移动滑块沿着滑动导轨组件的长度方向运行。并且相比于背景技术中需要扫描装置大幅度左右或上下摆动才能够检测完全的方案，本申请提供的库检机器人仅通过移动滑块的左右滑动，而不需要六自由度机械臂的大范围摆动，即能对列车零部件扫描完全，从而能降低库检机器人的检修时间，提高库检机器人的检修效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术示出的一种列车库检装置的结构示意图；

图2是本发明实施例示出的一种列车库检机器人的结构示意图；

图3是本发明实施例示出的一种列车库检机器人的结构示意图；

图4是本发明实施例示出的一种列车库检机器人的结构示意图。

图1至图4所示实施例中各结构与附图标记的对应关系如下：

1-检修轨道、2-检修支座、3-地沟、4-机械臂基座、5-六自由度机械臂、501-末节臂杆、6-滑动导轨组件、601-滑轨、7-移动滑块、8-图像扫描模组、9-检测控制器、10-驱动组件、11-测距仪组件、1101-第一测距仪、1102-第二测距仪、12-测距报警器、13-角度调节定位器、14-万向球机构、1401-万向球基座、1402-万向球、15-扫描角度调节机构、1501-连接孔、1502-牵引线、16-伸缩杆、17-转动轴承、18-检测机器人本体、19-行走机构。

具体实施方式

本发明实施例提供的列车库检机器人和列车零部件检测方法，解决了背景技术中所介绍的现有的故障检测方式难以全面检测整个列车底部各个零部件的问题。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中的技术方案作进一步详细的说明。

请参考附图2和图3，图2是本申请实施例提供的一种库检机器人的结构示意图，图3是本申请实施例提供的一种列车扫描检测装置的结构示意图，如图2所示，本实施例中的库检机器人，包括：检测机器人本体18；固设于检测机器人本体18的下底面的行走机构19；以及列车扫描检测装置；其中，列车扫描检测装置的机械臂基座4连接于检测机器人本体18的上端面。

结合图2和图3所示，本申请实施例提供的列车扫描检测装置，包括：

机械臂基座4；固设于机械臂基座4上端面的六自由度机械臂5。

本实施例中的机械臂为六自由度机械臂5，能够实现x、y和z三个坐标轴方向的移动及绕这三个坐标轴的转动，即在空间内上下、左右和前后的自由移动和转动。如图3中所示，作为一种实施例，该六自由度机械臂5包括连接于机械臂基座4的转动座，该转动座与机械臂基座4转动连接，能够绕机械臂基座4水平旋转；与转动座通过第一转动关节连接的首节臂杆；以及通过第二转动关节与首节臂杆转动相连的末节臂杆501。

通过六自由度机械臂5的移动，设置于六自由度机械臂5末端的结构(如图像扫描模组8)能够自由移动。如图2所示，若通过机械臂基座4将该列车扫描检测装置固定连接于库检机器人上端面，则在列车行进的过程中能够实现列车多个角度的图像拍摄。

固设于六自由度机械臂5中的末节臂杆501的滑动导轨组件6；

与滑动导轨组件6对应相连的移动滑块7；以及连接于移动滑块7的图像扫描模组8。

滑动导轨组件6固设于六自由度机械臂5的末节臂杆501，该滑动导轨组件6的长度方向与末节臂杆501的长度方向相垂直，图像扫描模组8通过移动滑块7与滑动导轨组件6滑动相连，即能够沿滑动导轨组件6的长度方向滑行。通过图像扫描模组8的滑行即能够检测列车上更宽范围内的列车零部件。相对于背景技术中需要扫描装置(如通过机械臂)大幅度左右或上下摆动的方案，图像扫描模组8通过移动滑块7的滑行即可对列车零部件扫描完全，从而降低检修时间，提高检修效率。

该列车扫描检测装置还包括：

检测控制器9；以及，

与检测控制器9电连接的驱动组件10；其中，驱动组件10分别与机械臂基座4、六自由度机械臂5、移动滑块7及图像扫描模组8分别连接。

驱动组件10与机械臂基座4、六自由度机械臂5、移动滑块7和图像扫描模组8分别连接，能够在检测控制器9的控制下，驱动六自由度机械臂5、移动滑块7和图像扫描模组8等结构协同运作，从而能够大范围、广角度和高效率地检测列车零部件。

本申请提供的列车扫描检测装置和库检机器人的技术方案中，通过在六自由度机械臂5中的末节臂杆501的端部固设滑动导轨组件6，并且设置于滑动导轨组件6对应相连的移动滑块7，在移动滑块7上连接图像扫描模组8，当库检机器人沿着列车的长度方向行进时，在检测控制器9的作用下，驱动组件10即能够驱动移动滑块7沿着滑动导轨组件6的长度方向运行，移动滑块7上的图像扫描模组8即能够大范围移动，从而能够多角度，大范围地扫描得到列车零部件的图像。并且相比于背景技术中需要扫描装置大幅度左右或上下摆动才能够检测完全的方案，本申请提供的库检机器人仅通过移动滑块7的左右滑动，而不需要六自由度机械臂5的大范围摆动，即能对列车零部件扫描完全，从而能降低库检机器人的检修时间，提高库检机器人的检修效率。

另外，由于列车零部件分布广泛，很多分布于列车深处，为了精确获取列车图像，需要图像扫描模组8靠近列车零部件，甚至深入至列车内部进行图像拍摄，而滑动导轨组件6容易碰触到列车的各个零部件，从而影响拍摄。为了解决该问题，如图3所示，滑动导轨组件6与末节臂杆501转动相连。

滑动导轨组件6与末节臂杆501转动相连，在六自由度机械臂5的末节臂杆501深入至列车内部或拐角时，滑动导轨组件6可根据图像扫描模组8获取的列车图像，做出相应的旋转，利于图像扫描模组8处于最佳拍摄位置，便于图像扫描模组8拍摄列车零部件的图像。

另外，滑动导轨组件6，包括：

连接于末节臂杆501的滑轨601，其中，每根滑轨601连接有移动滑块7，且每个移动滑块7均连接有图像扫描模组安装机构(图中未标记)，该图像扫描模组安装机构安装连接有至少两组图像扫描模组8，相邻图像扫描模组8之间存在一定夹角。通过安装知识两组图像扫描模组8，并且保持相邻图像扫描模组8之间存在一定夹角，则在同一时间，不同图像扫描模组可多角度地扫描拍摄同一或不同列车零部件的图像。

由于在图像检测装置检测列车零部件故障的过程中，通过六自由度机械臂5移动，图像扫描模组8若深入至列车内部或拐角处，容易与列车发生碰撞。为了解决上述问题，如图3所示，列车扫描检测装置还包括：

连接于滑动导轨组件6的测距仪组件11，以及与测距仪组件11电连接的测距报警器12。

通过设置测距仪组件11能够测量图像扫描模组8及滑动导轨组件6与列车零部件的距离，从而在该距离小于预设距离时，通过测距报警器12向操作人员或向检测控制器9发送报警信号，从而避免在图像扫描模组8深入列车内部或拐角时，滑动导轨组件6或图像扫描模组8与列车发生碰撞。

其中，测距仪组件11包括：

分别连接于每根滑轨601的长度方向两端的两个第一测距仪1101；和/或，

连接于移动滑块7、且与图像扫描模组8相平齐的第二测距仪1102，其中，第二测距仪1102还与测距报警器12电连接。

第一测距仪1101连接于每根滑轨601的长度方向两端，能够检测每根滑轨601两端与列车零部件之间距离，从而在每根滑轨601与列车零部件的距离小于或等于预设距离时，通过测距报警器12发送报警信号，以通过检测控制器9及时移动六自由度机械臂5或者滑轨601，避免滑轨601与列车发生碰撞。另外，第二测距仪1102连接于移动滑块7、且与图像扫描模组8相平齐，能够检测图像扫描模组8与列车零部件之间的距离，从而在该距离小于或等于预设距离时，判定图像扫描模组8有可能发生碰撞，从而通过测距报警器12向检测控制器9发送报警信号，调节移动滑块7、滑轨601或六自由度机械臂5移动，避免图像扫描模组8与列车发送碰撞。

另外，图像扫描模组8若简单固定于移动滑块7，则图像扫描模组8的扫描角度容易固定，导致图像扫描模组8难以多角度地检测列车零部件的故障情况。为了解决该问题，如图4所示，列车扫描检测装置还包括：

固设于图像扫描模组8内、且与检测控制器9电连接的角度调节定位器13；

固设于移动滑块7、且与图像扫描模组8固定相连的万向球机构14；以及，

与驱动组件10和图像扫描模组8分别相连的扫描角度调节机构15；

其中，万向球机构14包括：固定连接于移动滑块7背向滑动导轨组件6一面的万向球1402基座1401；以及，

滚动连接于万向球1402基座1401内的万向球1402，万向球1402还与图像扫描模组8固定相连。

角度调节定位器13设置于图像扫描模组8内，当移动滑块7移动，或者滑动导轨组件6等机构移动导致图像扫描模组8的扫描角度偏移时，角度调节定位器13能够定位图像扫描模组8的当前角度，然后向检测控制器9输出包含该当前角度的信息，然后由检测控制器9根据该当前角度与图像扫描模组8的预设角度进行对比，计算图像扫描模组8的偏差角度，并在确定图像扫描模组8偏移过大时，根据该偏差角度向驱动组件10发送调节指令，以使得驱动组件10驱动扫描角度调节机构15控制万向球1402滚动，以调节图像扫描模组8的扫描角度。

其中，作为一种较佳的实施例，如图4所示，扫描角度调节机构15，包括：

周向分布于图像扫描模组8的多个连接孔1501；以及，

分别与多个连接孔1501对应相连的多条牵引线1502；其中，

多条牵引线1502穿过万向球1402基座1401边沿的通孔与驱动组件10相连接。

扫描角度调节机构15包括牵引线1502和连接孔1501；通过牵引线1502与驱动组件10相连接，能够在驱动组件10的驱动下，牵拉该多条牵引线1502，以通过不同牵引线1502的长短牵引图像扫描模组8上的连接孔1501，从而通过牵引线1502的牵拉作用达到调节图像扫描模组8的扫描角度的目的。

另外，为了获得列车内部深度区域的列车零部件的图像，图像扫描模组8需要经常深入至列车内部进行扫描拍摄，在此过程中，由于六自由度机械臂5的长度可能达不到，因此会限制图像扫描模组8的深入距离。为了解决该问题，如图4所示，列车扫描检测装置还包括：

设置于末节臂杆501与滑动导轨组件6之间、且沿末节臂杆501的长度方向设置的伸缩杆16。伸缩杆16沿末节臂杆501的长度方向设置，并连接于滑动导轨组件6，因此伸缩杆16能够沿着末节臂杆501的长度方向伸缩，从而能够将滑动导轨组件6深入至列车内部深度区域进行扫描拍摄。

其中，伸缩杆16的一端连接于末节臂杆501，伸缩杆16的另一端通过转动轴承17与滑动导轨组件6转动相连。

滑动导轨组件6通过转动轴承17与伸缩杆16的一端转动相连，能够沿垂直于伸缩杆16，即末节臂杆501的圆周转动，因此能够调节滑动导轨组件6的位置和角度，以避让列车零部件的阻挡，或者调节图像扫描模组8对列车零部件的扫描角度。

此外，为了进一步增加图像扫描模组8的伸缩距离，调节图像扫描模组8与列车零部件的相对位置，伸缩杆16与末节臂杆501滑动连接。

另外，列车零部件可能在图像扫描模组8的上方或下方，若简单调节六自由度机械臂5，图像扫描模组8的扫描角度并不一定合适，并且滑动导轨组件6可能连接有多个图像扫描模组8，并不容易同时调节多个图像扫描模组8的扫描角度。为了解决该问题，如图4所示，滑动导轨组件6与末节臂杆501相铰接，滑动导轨组件6的铰接方向为垂直于滑动导轨组件6的长度方向。

通过将滑动导轨组件6与末节臂杆501相铰接，滑动导轨组件6的铰接方向垂直于滑动导轨组件6的长度方向，从而使得滑动导轨组件6可以垂直于滑动导轨组件6的长度的方向转动，从而调节连接在滑动导轨组件6上的各个图像扫描模组8的扫描角度到合适角度，以方便拍摄图像扫描模组8上方或下方的列车零部件。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。

以上的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。